Немецкие ученые выявили связь между процессами плавления кристаллов и превращения стекла в жидкость, которые регулируются единым физическим принципом. В процессе плавления кристаллов повышение температуры разрушает их упорядоченную структуру, превращая её в хаотическую жидкость. В случае стеклянного перехода, аморфное твердое вещество (стекло) превращается в жидкость без изменения структуры, но меняется движение атомов — от почти неподвижного состояния к активному. Исследователи установили, что температура обоих явлений обуславливается одним параметром: соотношением хрупкости переохлажденной жидкости (скорости увеличения её вязкости при охлаждении) с коэффициентом теплового расширения материала (степенью его расширения при нагреве).
Это открытие было сделано на основе анализа более чем 100 различных материалов, включая полимеры, металлы и органические соединения. Специалисты из Университета Гёттингена на математическом уровне объяснили этот принцип, используя модель движения и взаимодействия атомов. Они приняли во внимание дефекты в кристаллической решётке, тепловые колебания и вязкоупругие характеристики материалов, вдохновившись теоретическими наработками Макса Борна и Джеймса Максвелла. Эти результаты иллюстрируют, почему температура плавления кристаллов и стеклянного перехода является функцией хрупкости жидкости и обратно пропорциональна степени теплового расширения.
Такое открытие решает проблему, над которой физическая наука билась более века, и имеет прикладное значение. Оно откроет возможности для разработки материалов с контролируемым переходом между твёрдым и жидким состояниями, что необходимо в области электроники, оборонных разработок и других технологических сферах.
Источник: iXBT
